Биологическая реабилитация сточных вод промышленных предприятий
ОПЫТ РЕАБИЛИТАЦИИ ВНЕПЛОЩАДОЧНОГО ВОДООЧИСТНОГО СООРУЖЕНИЯ ЕВРАЗ НТМК – ПРУДКА-ОСВЕТЛИТЕЛЯ МЕТОДОМ АЛЬГОЛИЗАЦИИ КУЛЬТУРОЙ ХЛОРЕЛЛЫ ШТАММА Chlorella kessleri ВКПМ А1-11 ARW
ООО НПО «АБТ» имеет десятилетний опыт биологической реабилитации прудка-осветлителя на р. Вязовка методом коррекции альгоценоза. Проведение данного вида работ позволило существенно снизить содержание ряда поллютантов в сточных водах крупного металлургического предприятия Уральского региона.
Производственная деятельность предприятия черной металлургии с полным металлургическим циклом, каковым является Нижнетагильский металлургический комбинат управляющей компании «ЕвразХолдинг», связана с негативным воздействием на окружающую среду. Предприятие постоянно ведет техническое перевооружение основных производственных фондов, разрабатывает и внедряет организационные и технические мероприятия, что обеспечивает снижение отрицательного воздействия на атмосферный воздух и водные объекты.
Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу в 2013 г. составляет 73,3 тыс. тонн, что в четыре раза меньше, чем в 1988 году (288,6 тыс. тонн), в тоже время производство стали снизилось менее чем в два раза, с 8,2 млн. тонн в 1988 году до 4,4 млн. тонн в 2013 г. В настоящее время предприятие работает, не превышая ПДВ по всем основным загрязнителям. Предприятием утверждена расчетная СЗЗ. Одновременно управляющая компания «ЕвразХолдинг» вкладывает значительные средства в осуществление программы водоохранных мероприятий, при этом потребление воды снизилось (в млн. м3) с 56,2 в 1988 году до 47,3 в 2013 г., а сброс сточных вод за этот же период снизился с 33,1 до уровня 29,3.
Одним из низкокапиталоемких водоохранных мероприятий является метод обработки сточных вод суспензией хлореллы.
С 2008 года ЕВРАЗ Нижнетагильский комбинат проводит опытную альголизацию сточных вод предприятия в прудке-осветлителе, с целью его реабилитации и снижения концентрации загрязняющих веществ, сбрасываемых со сточными водами в реку Тагил.
Внеплощадочное водоочистное сооружение ЕВРАЗ НТМК – прудок-осветлитель построен и пущен в эксплуатацию в 1968 году. Проект прудка-осветлителя разработан проектным институтом «Уралгипролесдрев» в 1956 г. Площадь зеркала прудка-осветлителя 35,4 тыс. м2.Средняя глубина 3.36 м; Максимальная глубина – 6,5 м; Средняя длина прудка-осветлителя – 370 м; Средняя ширина – 92 м. Объем прудка-осветлителя –114,422 тыс. м3 Проектная мощность прудка-осветлителя (в качестве очистного сооружения) – 24 000 м3/сутки (1,0 тыс. м3/час) Фактическая мощность – 29,2 тыс. м3/сутки. (1,2 тыс. м3/час)
Объем акватории прудка-осветлителя обновляется полностью за четверо суток. Немаловажным для произрастания высшей водной растительности является слабое, малозаметное течение только в центральной части пруда и наличие большого количества заводей с относительно плавным понижением дна. Вода имеет достаточную прозрачность (около 1 метра по диску Секки), что весьма немаловажно для погруженной растительности, а также высокую температуру водной толщи на протяжении всего года – от + 6о С в январе до 24о С в июле.
Назначение прудка-осветлителя – очистка загрязненных сточных вод предприятия от взвешенных веществ и масел. По проекту в прудок–осветлитель поступают сточные и продувочные воды различных производственных подразделений с содержанием взвешенных веществ от 22 до 150 мг/л. и масел 10,6 – 42,8 мг/л.
После отстаивания загрязненных сточных вод в ложе прудка-осветлителя и сбора масляной пленки специальным маслосборным устройством содержание взвешенных веществ должно остаться в пределах 2,4 – 24,8 мг/л, а содержание масел не должно превышать 1,2 – 8,4 мг/л. Комбинат сбрасывает в прудок-осветлитель сточные воды по трем выпускам, (данные 2013 г.) в том числе: - промливневые недостаточно очищенные (выпуск № 2) в количестве 10 253,4 тыс. м3/год, (1170,5 м3/час). В выпуск поступают поверхностные сточные воды с промплощадки и производственные сточные воды – продувочные воды оборотных циклов прокатных и вспомогательных цехов; - хозбытовые, нормативно чистые (выпуск № 9) в количестве 12,0 тыс. м3/год, (1,83 м3/час). В выпуск поступают без очистки хозбытовые сточные воды (переток бассейновой воды) спортивного бассейна «Уралец»; Общий объем сточных вод, сбрасываемых комбинатом в прудок осветлитель составляет 10 265,4 тыс. м3/год, (1171,84 м3/час). Выше выпусков комбината (№ 2, № 9,) сбрасывают сточные воды предприятия ООО «Железобетон» и филиал ОАО ПТК «Свердловскстройтранс». ООО «РСК». Река Вязовка принадлежит бассейну реки Тобол, являясь правым притоком р. Тагил. В XIX веке на реке располагался кожевенный завод и мукомольная мельница.
В настоящее время река используется как для культурно-бытовых целей, в ее средней части и в устье, так и в качестве водоприемника сточных вод предприятий, от истока до парка металлургов и от парка металлургов до сброса с прудка-осветлителя. Длина реки 9,2 км. Водосборная площадь составляет 24,4 км2, вся она представляет собой промышленную зону металлургических, строительных и автомобильных предприятий. Уже на первом контрольном створе воды реки сильно загрязнены. Основные поллютанты – сульфаты, аммонийный и нитритный азот, натрий, медь, цинк, марганец, нефтепродукты, минерализация, высокие показатели БПК5 и ХПК. Расходы в летний межень колеблются в пределах 0,12-0,25 м3/сек (400 - 900 м3/час). В период минимально водности – естественной зимней межени расход воды составляет 0,001 м3/сек (3,6 м3/час) [2].
Средняя часть русла реки и ее правый приток на территории парка культуры и отдыха металлургов, зарегулирована системой дамб, здесь создана сеть искусственных водоемов. По этой причине значительного подъема уровня воды в реке в весенний период не наблюдается. В 1990-х годах низовье реки, на протяжении полутора км до ее устья, «взято» в коробчатый бетонный дюкер. В устье, при впадении в реку Тагил, Вязовка изливается свободно, без перекатов. Такие условия позволяют рыбе в период нереста свободно подниматься вверх по течению до плотины прудка-осветлителя.
Следует упомянуть, что сток реки состоит в основном из поверхностных сточных вод с промышленных площадок, прилегающих к реке предприятий и сточных вод тех же предприятий. Уменьшение негативного влияния сточных вод предприятия на природные водоемы, возможно используя способ самоочищения водоемов путем развития внутри водоёмных биосистем. Процессы развития биосистем поддаются регулированию. Одним из методов регулирования является интенсификация развития кислородовыделяющих водорослей в водоемах. Альголизация прудка-осветлителя производится суспензией хлореллы один раз в двое суток, с учетом того, что объем акватории обновляется один раз за четверо суток. Суспензия рассевается на водную растительность по краям пруда и на боновые заграждения, расположенные поперек течения пруда. Эффективность альголизации оценивается лицензированным аккредитованным экоаналитическим центром ЕВРАЗ НТМК. Нижнетагильский металлургический комбинат, начиная с 2008 года, использует современную технологию альголизации водных объектов суспензией хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111. Хлорелла относится к классу одноклеточных зеленых водорослей, населяющих пресноводные водоемы. Участвуя в процессе фотосинтеза, она поглощает углекислый газ и выделяет кислород. Увеличение длительности светового дня (с мая по октябрь) вызывает наиболее активную жизнедеятельность микроводорослей, что подтверждается увеличением среднемесячного содержания растворенного кислорода в водах прудка осветлителя. Так, если в марте-апреле среднемесячное содержание кислорода составляло 6,21 мг О2/дм3 ,то в период с мая по октябрь среднемесячное содержание кислорода составляло 9,75 мг О2/дм3. Рост составил 57 %. Кислород в период выделения, находясь в атомарном состоянии, (instatum nascendi), обладает повышенной окислительной способностью. Именно в этот момент атомарный кислород окисляет (разрывает) длинные цепочки гидрофильных углеводородов, входящих в состав нефтепродуктов, образуя гидрофобные обрывки радикалов нефтепродуктов, которые оседают на дно водоемов, где подвергаются дальнейшему разложению с помощью нефтеперерабатывающих бактерий. Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от нефтепродуктов в месяцы, с марта по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по февраль, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 56,0%. Кроме того, атомарный кислород окисляет растворенные в воде металлы, переводя ионы металлов в высшие валентности, что также способствует выпадению высших окислов металлов в осадок. Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от железа в месяцы, с марта по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по февраль, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 56,0 %., Среднемесячная эффективность очистки сточных вод от марганца в месяцы, с марта по октябрь, когда проводилась регулярная альголизация прудка осветлителя, по сравнению с месяцами, с января по февраль, когда альголизация не проводилась, увеличилось на 45,0 %.
Поскольку микроскопическая водоросль хлорелла имеет природное происхождение и в каждом водоеме имеются разновидности, так называемой аборигенной хлореллы, то вновь привнесенная культура хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111 вступает в естественную пищевую цепочку, становясь пищей для микроорганизмов и рачков водоема, что приводит к увеличению популяции низших организмов. Программа биологической реабилитации водных объектов ЕВРАЗ НТМК была согласована в контролирующих организациях, в том числе в ГНПЦ «Госрыбцентр», в ФГУ «Камуралрыбвод», Кроме того, Программа была представлена в ФАВР «Нижнее - Обское бассейновое управление» и Министерство природных ресурсов Правительства Свердловской области.
С 2013 года на прудке-осветлителе параллельно используется новая биотехнология, которая заключается в использовании эйхорнии (водного гиацинта). Это растение является наилучшим природным фильтром водоёмов. Оно освобождает воду от загрязняющих веществ, в частности, нитратов и излишней органики. Эйхорния способна не только адсорбировать механические взвеси в воде, снижать содержание нитратов и органики, но также и нейтрализовать неприятные запахи. Комбинат с 2010 года проводит обработку Леневского водохранилища и Нижнетагильского городского пруда суспензией хлореллы. Причем, практику вселения хлореллы в Леневское водохранилище, которое предприятие использует в качестве резервного источника промышленного водоснабжения, комбинат начал в 2011 г., а городской пруд, служащий источником промышленного водоснабжения и теплоснабжения отдельных жилых районов города альголизируется на протяжении 2010 – 2014 гг. Качество воды Леневского водохранилища и Нижнетагильского городского пруда комбинат отслеживает силами аттестованного, аккредитованного экоаналитического центра предприятия. Эффективность воздействия альголизации водоемов сравнивалось по показателям качества воды до проведения испытаний, - январь–март 2014 года и после завершения испытаний – август-сентябрь 2014 г. Сравнивалось качество воды по основным ингредиентам, характерным для металлургического производства.
В результате совместной одновременной обработки в 2014 году двух водоемов, резервного – Леневского и основного – Нижнетагильского, фоновые концентрации загрязняющих веществ в воде, поступающей на технологию, снизились от 4 до 42 %, в том числе: концентрация нефтепродуктов на 42 %; - концентрация металлов на 4 - 17 %. Убедившись в эффективности метода альголизации водных объектов суспензией хлореллы штамма Chlorella vulgaris ИФР № С-111, как средства снижения уровня загрязнения Леневского водохранилища и Нижнетагильского городского пруда, увеличения биоразнообразия водоемов, комбинат продолжит работы по внесению хлореллы в эксплуатируемые водные объекты. Мероприятия по альголизации сточных вод в прудке осветлителе проводимые в последние несколько лет, убедили руководство комбината в эффективности метода, как средства снижения уровня загрязнения сточных вод сбрасываемых в реку Тагил и средства реабилитации природных водоемов. В этой связи, на ближайшие годы запланировано, после очистки ложа от накопленных шламов, проведение альголизации на втором водоеме-осветлителе ЕВРАЗ НТМК.